ANTENAS DE BANDA ANCHA

ANTENAS HELICOIDALES

Parámetros geométricos

• Diámetro• Separación entre dos

vueltas o paso de hélice• Número de vueltas• Diámetro del hilo• Sentido del bobinado

(derecha o izquierda)• Longitud de la antena

Parámetros geométricos

Modos de radiación

Modo normal

Modo normal

• En este modo la máxima radiación se da en forma perpendicular a la hélice

• Debe cumplirse que el diámetro de la antena es mucho menor a la longitud de onda, lo que significa que la antena es eléctricamente pequeña, lo que lleva a una eficiencia baja

Modo normal

• El campo radiado es la suma del campo de un dipolo eléctricamente pequeño y de antena de cuadro pequeña

• Se forma por dos componentes lineales desfasados 90º , lo que se conoce como polarización elíptica

Modo normal

• La polarización de la antena se torna circular siempre y cuando el ángulo de inclinación cumpla con

Modo axial

• Se da bajo las condiciones

• Bajo estas condiciones la antena es un arreglo de N elementos o de N vueltas como de tipo End fire, bajo condiciones de máxima directividad

• La alimentación de dichos elementos se hace con la misma amplitud y con fase progresiva

Modo axial

• El ancho de banda máximo que se puede conseguir en este modo de radiación es de 50%

• En este modo de radiación el grosor del hilo de la antena no afecta la respuesta de la antena

Modo axial

• Directividad y ancho de haz de este modo de radiación:

Modo axial

• En este modo la hélice no tiene alimentación circular y depende del número de vueltas N

• La impedancia se mantiene constante dada por:

Modo axial

• Se utliza un primer tramo para tener 50 ohmios a la entrada

• La longitud del plano de tierra debe ser mayor a 3/4 de la longitud de onda

Diseño de la antena

Bandas en las que trabaja:

HF 3-30MHz

VHF 30-300MHz

UHF 300-3000MHz

YAGI-UDA

YAGI-UDA

YAGI-UDA

Separación optima en 0,25λ

Los directores tienen impedancia capacitiva

Los reflectores tienen impedancia Inductiva

Longitud critica menos de λ / 2

1. la disposición de reflector-alimentador2. el alimentador3. las filas de los directores

YAGI-UDA

Características de la YAGI-UDA

1 Distancia entre el reflector y el tamaño Tienen efectos insignificantes en la Ganancia delantera2 Distancia entre el reflector y el tamaño Tienen efectos grandes en la ganancia Trasera

YAGI-UDA

YAGI-UDA de 15 arreglos

La teoría se basa en la ecuación integral de Pocklington para el campo total generadopor una fuente de corriente eléctrica radiante en un ilimitado espacio libre:

YAGI-UDA

Cuando

Dado

Reducido

YAGI-UDA

A continuación se concentrará en la integración del primer término de. Integrar el primer término de por partes donde

Reducido

Dado que se requiere que la corriente en los extremos de cada cable se desvanecen[i.e., Iz(z = +l/2) = Iz(z = −l/2) = 0], (10-47)

YAGI-UDA

Integrando con

YAGI-UDA

Para alambres de pequeño diámetro de la corriente en cada elemento se puede aproximarpor una serie finita de par-ordenado incluso modos. Así, la corriente en el elemento

número n puede ser escrito como un desarrollo en serie de Fourier de la forma

Donde Inm representa el coeficiente complejo actual del modo de m y n un elemento ln representa la longitud correspondiente del elemento n. Tomando las derivadas primera y segunda de (10-53) y la sustitución de ellos, junto con (10-53), en (10 a 52) se reduce

YAGI-UDA

YAGI-UDA

El campo lejano de zona eléctrica generada por los modos M del elemento n-ésimo paralelo orientado hacia el eje z está dada por:

El campo total se obtiene sumando las contribuciones de cada uno de los N elementos, y puede ser escrito como

Puesto que el coseno es una función par, también se puede expresar como

Usando la identidad trigonométrica

Donde

Se puede reducir a

Así, el campo total representado se puede escribir como:

ANTENAS BICÓNICAS

• Como una extensión de los brazos del dipolo, se entronca la línea bicónica Se forma por dos brazos en gorma de cono de longitud finita• Actúa como una línea de transmisión de longitud infinita, de impedancia característica Zk que adapta la impedancia de entrada a Zi al medio en el que se propagan las ondas esféricas.• Se utiliza en su versión de dos brazos, o como un monopolo sobre plano de masa. En este ultimo caso la impedancia de entrada es la mitad que la del bipolo bicónico.• Para diseños en los que se pretende conseguir una impedancia de entrada próxima a 50 homs, el ángulo del cónico debe situarse en torno a los 60°

ANTENA BICÓNICA INFINITA

Por la componente de r

En la región entre los conos J=0 ; H= por la ley de Ampere

Con el componente en θ

ya que la estructura actúa como una guía de ondas esféricas podemos escribir

Se obtiene

Se puede simplificar con

𝐸θ=η𝐻ϕSe verifica con la afirmaciónde que la onda es TEM

El patrón de radiación es

El limite de conducción del conductor esta dado por

𝐽 𝑠=𝐻ϕ

Con la integral:

Sustituyendo:

Usando r=0 η=120π

Para un θ menos que 20°

CALCULO DE IMPEDANCIA DE ENTRADA

Formula de transferencia:

Calculo de impedancia característica del medio:

Aproximando a s/2

Expresando la corriente de trasmisión como:

Corriente de la antena

Tenemos el radio equivalente expresado en:

Expresamos la corriente de entrada:

Teniendo:

Para la longitud de

Formula para el dipolo ordinario

En base a obtenemos la potencia:

Sustituimos =

El voltaje en el conductor se puede expresar como:

Grafica de comportamiento de la impedancia

Antena biconica finitaAntena bow tie

Antena bow tie

• En realidad dos conos de longitud finita, se producen reflexiones en los bordes de dichos conos, lo cual altera la impedancia de la antena.

• En este caso la antena se comporta como un transformador de impedancia, que presenta una impedancia de carga ZL

Antena bow tie

Antena bow tie

• La versión plana de una antena bicónica finita se conoce como una antena bow tie, que presenta un ancho de banda mayor que un dipolo convencional.